發(fā)布時間：2020-06-17 16:26

【摘要】：隨著汽車保有量的增大,GDI發(fā)動機微粒排放高的問題日益凸顯,從保護(hù)環(huán)境和滿足排放法規(guī)的要求出發(fā),降低GDI發(fā)動機的顆粒物排放刻不容緩。本文將重整氣缸內(nèi)直噴和復(fù)合噴射策略相結(jié)合,通過大量的臺架試驗對發(fā)動機燃燒和微粒排放特性進(jìn)行研究。試驗過程中采用了三種噴射策略,分別是汽油缸內(nèi)直噴(GDI)、汽油氣道噴射結(jié)合汽油缸內(nèi)直噴(PGDI)和汽油氣道噴射結(jié)合重整氣缸內(nèi)直噴(PSDI)。通過直接對比三種噴射策略下發(fā)動機燃燒和微粒排放特性的改變,探究重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射策略降低發(fā)動機微粒排放的潛力和實際應(yīng)用價值。在相同硬件結(jié)構(gòu)的發(fā)動機上直接對比三種噴射策略可以避免外界條件對試驗結(jié)果的干擾,集中的試驗測量也可以減少時間跨度對結(jié)果的影響。本文首先研究了重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射對缸內(nèi)燃燒和常規(guī)氣體排放的影響,分析過程中,選擇過量空氣系數(shù)、點火時刻和缸內(nèi)噴射壓力作為主要的研究參數(shù),整體分析過程中采用單一變量法。這部分的研究內(nèi)容主要包含重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射對缸內(nèi)燃燒狀態(tài)、發(fā)動機動力性和循環(huán)變動以及常規(guī)氣體排放的影響,缸內(nèi)燃燒狀態(tài)的結(jié)論作為接下來微粒排放特性的理論基礎(chǔ)。隨后,在相同的試驗點對發(fā)動機顆粒物排放特性進(jìn)行研究。對于微粒特性的研究分為兩部分,第一部分研究控制參數(shù)對各類型微�？倲�(shù)的影響,第二部分研究控制參數(shù)對具體粒徑分布的影響。為了拓寬研究范圍,得到綜合性的規(guī)律,后續(xù)又研究了不同工況點和不同噴油分配比例對發(fā)動機顆粒物排放特性的影響。通過大量的臺架試驗對發(fā)動機燃燒和微粒排放特性進(jìn)行研究,得到不同噴射策略下發(fā)動機性能對各控制參數(shù)的敏感程度,進(jìn)而制定降低發(fā)動機微粒排放的高效合理控制策略。研究過程中獲得了如下的主要結(jié)論:1.發(fā)動機采用PSDI模式燃燒速度會明顯加快,此時發(fā)動機缸壓峰值、最大放熱率和缸內(nèi)最高溫度都得到明顯提高,且峰值對應(yīng)的時刻均最早。PSDI模式下發(fā)動機的動力性最大,循環(huán)變動最小,發(fā)動機的熱效率最高,并且混合氣越稀時,PSDI模式對于發(fā)動機性能的提升越明顯。2.PSDI模式下CO和HC排放均處于較低水平,對于每種控制參數(shù)都不敏感。由于缸內(nèi)的溫度較高,PSDI模式的NOX排放最高。由于重整氣缸內(nèi)直噴明顯增加了燃燒穩(wěn)定性和發(fā)動機稀燃性能,可以采用較大的EGR率和發(fā)動機稀燃技術(shù)來有效降低發(fā)動機的NOX排放。3.當(dāng)發(fā)動機點火時刻固定時(15°CA BTDC),隨著過量空氣系數(shù)增加,GDI模式和PGDI模式下微粒從整體上呈現(xiàn)出下降的趨勢。PSDI模式在小負(fù)荷工況時,微粒總數(shù)隨過量空氣系數(shù)的增加而下降;在大負(fù)荷工況時,隨著過量空氣系數(shù)增加,微�？倲�(shù)表現(xiàn)為先增后降的趨勢,在λ=1.4時達(dá)到峰值。4.隨著點火時刻的提前,三種噴射模式的微粒排放表現(xiàn)出了不同的規(guī)律。對于GDI模式,隨著點火的提前,微粒總數(shù)呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢,在最佳點火時刻(MBT)達(dá)到最小值。對于PGDI模式,在三種工況下,不同的點火時刻對微粒排放的影響很小,沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。對于PSDI模式,隨著點火的提前,微�？倲�(shù)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在最佳點火時刻(MBT)達(dá)到最大值。5.隨著缸內(nèi)噴射壓力的增大,微粒數(shù)量逐漸減少。當(dāng)PSDI模式采用5 MPa的噴射壓力時,缸內(nèi)的微粒數(shù)量已經(jīng)處于極低水平了,明顯低于GDI模式和PGDI模式采用7 MPa的噴射壓力時的微粒數(shù)量。這說明,PSDI模式對缸內(nèi)噴射壓力的要求更小,采用較小的噴射壓力即可明顯降低微粒數(shù)量。6.PSDI模式在中小負(fù)荷時可以明顯降低發(fā)動機顆粒物排放,在大負(fù)荷時降低效果下降,甚至出現(xiàn)了微粒總數(shù)高于PGDI模式的情況。為了盡可能的降低發(fā)動機的微粒排放,可以在中小負(fù)荷時采用PSDI模式,在大負(fù)荷時采用PGDI模式。7.當(dāng)缸內(nèi)的混合氣過量空氣系數(shù)較小時,改變噴油分配比例可以有效地控制發(fā)動機的顆粒物排放;當(dāng)混合氣過量空氣系數(shù)較大時,噴油分配比例對發(fā)動機顆粒物排放的影響很小。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464
【圖文】：

第 1 章 緒論1 引言隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟的高速增長，我國汽車保有量呈現(xiàn)持續(xù)上。截止 2017 年底，我國機動車保有量達(dá) 3.1 億輛，其中汽車 2.17 億輛，具體圖 1.1 所示[1]。2017 年在公安交通管理部門新注冊登記的機動車達(dá)到 3352 萬中新注冊登記汽車 2813 萬輛，均創(chuàng)歷史新高。另外，汽車占機動車的比率持，近五年占比從 54.93%提高至 70.17%，已成為機動車構(gòu)成主體。圖 1.1 展示汽車保有量的變化趨勢，高速穩(wěn)定持續(xù)增加的汽車保有量表明汽車真正走進(jìn)萬戶，已經(jīng)是人們生活不可分割的一部分[2]。

圖 1.2 2017 年底汽車保有量超過 200 萬的具體城市大氣污染問題已經(jīng)得到了政府的重視，2017 年《大氣污染防治行動計劃》（大氣十條）一期目標(biāo)基本完成，具體治理效果見圖 1.3，圖中綠色區(qū)域為同比改善省份，綠色越深改善程度越大，紅色為同比反彈省份。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉耀武;嚴(yán)祥安;任博權(quán);段寶睿;;西安地區(qū)霧霾對太陽輻射量的影響研究[J];湖北工程學(xué)院學(xué)報;2017年06期

本文編號：2717865